论文部分内容阅读
钨具有高熔点、高密度、优异的热导电性等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业、电子工业、化学工业等诸多领域。随着钨资源急剧消耗，钨回收成为解决资源枯竭的一个重要途径。本论文针对多种典型钨二次资源处理液进行金属分离理论及实验研究，包括典型含钨溶液体系热力学性质研究、含钨体系沉淀分离热力学及实验研究及含钨多金属体系综合分离工艺设计与条件优化。 首先，收集热力学数据，依据物料守恒及同时平衡原理，绘制出W-H2O、Mo-H2O、V-H2O、Al-H2O、Si-H2O、W-Mo-H2O、W-V-H2O系离子摩尔分数与pH及lg[Metal]-pH热力学图，发现对于单一金属体系而言Al-H2O、Si-H2O体系只形成单金属配合离子、酸根离子、水和离子等，而W-H2O、Mo-H2O、V-H2O体系随着pH降低其金属离子逐渐聚合成同多酸根离子，钼、钒将进一步转变成含氧阳离子;对于二元金属体系而言W-Mo-H2O系随pH降低金属先后形成钨钼杂多酸根离子、同多酸根离子及钼氧阳离子，W-V-H2O系钒先聚合成同多酸根，然后转变成钨钒杂多酸根离子，和同多酸根离子与钒氧阳离子。 其次，引入沉淀剂，研究含钨体系沉淀分离热力学规律:绘制Mg-W-Si-H2O、W-Al-H2O、Fe(Mn)-W-Mo-H2O、Ca-W-V-H2O系E-pH、log{[Me]}-pH热力学图，确定金属分离的理论条件范围，在此基础上配制上述体系的模拟液，进行分离行为研究。结果表明:Mg-W-Si-H2O体系理论上在pH为7～10，硅最低浓度能达到10-82mol/L，实验表明，在pH=9时，硅最佳沉淀率为99％，钨损失率为3.64％;W-Al-H2O体系理论上在pH为6～8，铝最低浓度能达到10-6mol/L，实验表明在pH=7时，铝最佳沉淀率为99.35％，钨的损失率为4.59％。Fe(Mn)-W-Mo-H2O体系理论上在pH为7～10时，Fe、Mn盐对钨钼分离效果最佳，最低浓度分别为10-10、10-6.4mol/L，实验表明Fe盐体系在pH=7时，钨的沉淀率最佳，为94.58％，钼的损失率却为25.46％，Mn盐体系在pH=7时，钨的沉淀率最高，达到95.44％，钼的损失率为25.39％。Ca-W-V-H2O体系理论上在pH为13.02～13.26，能够实现钨钒分离，实验表明在Ca∶V=3时，钒最佳沉淀率为91.21％，钨的损失率为5.43％,整个理论预测与实验结果能够较好吻合。 最后，设计并优化W、Mo、V、Si、Al多金属体系综合分离流程，采用正交实验设计法，优化每步金属分离的工艺参数。结果表明:硫酸镁分离硅、铝最佳分离条件为pH=9、t=50min、Mg∶Si=1.4、T=25℃，硅、铝沉淀率都在90.25％、98.64％上;硫酸铁分离钒最佳条件为pH=9、t=50min、Fe∶V=2、T=10℃，钒沉淀率大于94.97％;硫酸亚铁分离钨最佳条件为pH=8、t=70min、Fe∶W=1.2、T=40℃，钨沉淀率基本都大于91％，整个综合分离流程却能为钨二次资源金属综合分离回收提供参考。